Ce este realitatea augmentată - tehnologie, exemple și istorie

what is augmented reality technology

Acest tutorial cuprinzător explică ce este realitatea augmentată și cum funcționează. Aflați și despre tehnologie, exemple, istorie și aplicații ale RA:

Acest tutorial începe cu explicarea elementelor de bază ale realității augmentate (AR), inclusiv ce este și cum funcționează. Vom analiza apoi principalele aplicații ale RA, cum ar fi colaborarea la distanță, sănătatea, jocurile, educația și producția, cu exemple bogate. De asemenea, vom acoperi hardware-ul, aplicațiile, software-ul și dispozitivele utilizate în realitatea augmentată.

Acest tutorial va aborda, de asemenea, perspectivele pieței realității augmentate și problemele și provocările din jurul diferitelor subiecte de realitate augmentată.

Ce veți învăța:

• Ce este realitatea augmentată?
  • Definiție a realității augmentate
  • Tipuri de RA
    • # 1) AR bazat pe marker
    • # 2) AR fără marker
    • # 3) RA bazată pe proiecte
    • # 4) RA bazat pe suprapunere
  • Scurt istoric al AR
• Cum funcționează RA - tehnologia din spatele ei
  • Tehnologie de realitate augmentată
  • Dispozitive și componente ale RA
  • Beneficiile AR
• Realitatea Augmentată Vs Realitatea Virtuală Vs Realitatea Mixtă
• Aplicații de realitate augmentată
  • Exemplu AR în viața reală
  • Dezvoltare și proiectare pentru RA
• Concluzie
  • Lectură recomandată

Ce este realitatea augmentată?

RA permite suprapunerea obiectelor virtuale în medii reale în timp real. Imaginea de mai jos arată un bărbat care folosește aplicația IKEA AR pentru a-și proiecta, îmbunătăți și trăi casa de vis.

(imagine sursă )

Definiție a realității augmentate

Realitatea augmentată este definită ca tehnologia și metodele care permit suprapunerea obiectelor și mediilor din lumea reală cu obiecte virtuale 3D folosind un dispozitiv AR și permit virtualului să interacționeze cu obiectele din lumea reală pentru a crea semnificațiile intenționate.

Spre deosebire de realitatea virtuală care încearcă să recreeze și să înlocuiască un întreg mediu din viața reală cu unul virtual, realitatea augmentată este despre îmbogățirea unei imagini a lumii reale cu imagini generate de computer și informații digitale. Încearcă să schimbe percepția adăugând videoclipuri, infografii, imagini, sunet și alte detalii.

În interiorul unui dispozitiv care creează conținut AR; imaginile virtuale 3D sunt suprapuse pe obiecte din lumea reală pe baza relației lor geometrice. Dispozitivul trebuie să fie capabil să calculeze poziția și orientarea obiectelor referitoare la alții. Imaginea combinată este proiectată pe ecrane mobile, ochelari AR etc.

Pe de altă parte, există dispozitive purtate de utilizator pentru a permite vizualizarea conținutului AR de către un utilizator. Spre deosebire de căști de realitate virtuală care scufundă complet utilizatorii în lumi simulate, ochelarii AR nu. Ochelarii permit adăugarea, suprapunerea unui obiect virtual pe obiectul din lumea reală, de exemplu, plasarea markerelor AR pe mașini pentru a marca zonele de reparații.

Un utilizator care utilizează ochelarii AR poate vedea obiectul real sau mediul înconjurător, dar îmbogățit cu imaginea virtuală.

Deși prima aplicație a fost în militare și televiziune de la inventarea termenului în 1990, AR este acum aplicat în jocuri, educație și formare și alte domenii. Majoritatea se aplică ca aplicații AR care pot fi instalate pe telefoane și computere. Astăzi, este îmbunătățit cu tehnologia telefoanelor mobile, cum ar fi GPS, 3G și 4G, și teledetecția.

Tipuri de RA

Realitatea augmentată este de patru tipuri: fără marker, bazat pe marker, bazat pe proiecție și bazat pe suprapunere. Să le vedem pe rând în detaliu.

# 1) AR bazat pe marker

Un marker, care este un obiect vizual special, cum ar fi un semn special sau orice altceva, și o cameră sunt utilizate pentru a iniția animațiile digitale 3D. Sistemul va calcula orientarea și poziția pieței pentru a poziționa eficient conținutul.

Exemplu de AR bazat pe marker: O aplicație de mobilare AR bazată pe dispozitive mobile bazată pe marker.

(imagine sursă )

# 2) AR fără marker

Este utilizat în evenimente, afaceri și aplicații de navigare, de exemplu, tehnologia folosește informații bazate pe locație pentru a determina ce conținut obține sau găsește utilizatorul într-o anumită zonă. Poate folosi GPS, busole, giroscopuri și accelerometre, așa cum se poate folosi pe telefoanele mobile.

Exemplul de mai jos arată că un AR fără marker nu are nevoie de niciun marker fizic pentru a plasa obiecte într-un spațiu real:

(imagine sursă )

# 3) RA bazată pe proiecte

Acest tip folosește lumină sintetică proiectată pe suprafețele fizice pentru a detecta interacțiunea utilizatorului cu suprafețele. Este folosit pe holograme ca în Star Wars și alte filme SF.

Imaginea de mai jos este un exemplu care arată o proiecție a sabiei în setul cu cască AR bazat pe proiect AR:

(imagine sursă )

# 4) RA bazat pe suprapunere

În acest caz, elementul original este înlocuit cu o mărire, complet sau parțial. Exemplul de mai jos permite utilizatorilor să plaseze un obiect de mobilier virtual peste o imagine a camerei cu o scală în aplicația Catalog IKEA.

IKEA este un exemplu de RA bazat pe suprapunere:

Scurt istoric al AR

1968 : Ivan Sutherland și Bob Sproull au creat primul afișaj montat pe cap din lume, cu grafică computerizată primitivă.

Sabia lui Damocles

(imagine sursă )

1975 : Videoplace, un laborator de AR, este creat de Myron Krueger. Misiunea a fost de a avea interacțiuni ale mișcării umane cu chestii digitale. Această tehnologie a fost folosită ulterior pe proiectoare, camere și siluete pe ecran.

Myron Krueger

(imagine sursă )

care este cel mai bun software pentru curățarea computerelor

1980: EyeTap, primul computer portabil câștigat în fața ochiului, dezvoltat de Steve Mann. EyeTap a înregistrat imagini și le-a suprapus pe altele. Poate fi jucat prin mișcări ale capului.

Steve Mann

(imagine sursă )

1987 : Un prototip al unui Heads-Up Display (HUD) a fost dezvoltat de Douglas George și Robert Morris. Afișa date astronomice asupra cerului real.

HUD auto

1990 : Termenul de realitate augmentată a fost inventat de Thomas Caudell și David Mizell, cercetători pentru compania Boeing.

David Mizell

Software-ul gratuit pentru eliminarea malware-ului cel mai bine cotat

Thomas Caudell

(imagine sursă )

1992: Virtual Fixtures, un sistem AR, a fost dezvoltat de Louise Rosenberg a forțelor aeriene americane.

Dispozitive virtuale:

(imagine sursă )

1999: Frank Deigado și Mike Abernathy și echipa lor de oameni de știință au dezvoltat un nou software de navigație care ar putea genera piste și date stradale dintr-un videoclip cu elicopterul.
2000: ARToolKit, un SDK open source, a fost dezvoltat de un om de știință japonez Hirokazu Kato. Ulterior a fost ajustat pentru a funcționa cu Adobe.
2004: Sistem AR montat pe cască în aer liber prezentat de Trimble Navigation.
2008: Ghid de călătorie AR pentru dispozitive mobile Android realizat de Wikitude.
2013 până în prezent: Google Glass cu conexiune la internet Bluetooth, Windows HoloLens - ochelari de protecție AR cu senzori pentru afișarea hologramelor HD, jocul Pokemon Go de la Niantic pentru dispozitive mobile.

Ochelari inteligenti:

(imagine sursă )

Cum funcționează RA - tehnologia din spatele ei

În primul rând este generarea de imagini ale mediilor din lumea reală. În al doilea rând se folosește tehnologia care permite suprapunerea imaginilor 3D peste imaginile obiectelor din lumea reală. Al treilea este utilizarea tehnologiei pentru a permite utilizatorilor să interacționeze și să interacționeze cu mediile simulate.

AR poate fi afișat pe ecrane, ochelari, dispozitive portabile, telefoane mobile și afișaje montate pe cap.

Citește și = >> Cele mai bune ochelari inteligenti AR

Ca atare, avem AR bazat pe mobil, AR echipat cu cap, AR ochelari inteligenți și AR bazat pe web. Căștile sunt mai captivante decât bazate pe dispozitive mobile și alte tipuri. Ochelarii inteligenți sunt dispozitive AR purtabile care oferă vizualizări la prima persoană, în timp ce bazate pe web nu necesită descărcarea niciunei aplicații.

Configurări de ochelari AR:

(imagine sursă )

Folosește S.L.A.M. tehnologie (Localizare și cartografiere simultană) și tehnologia de urmărire a adâncimii pentru calcularea distanței până la obiect folosind datele senzorilor, în plus față de alte tehnologii.

Tehnologie de realitate augmentată

Tehnologia AR permite augmentarea în timp real și această augmentare are loc în contextul mediului. Pot fi utilizate animații, imagini, videoclipuri și modele 3D, iar utilizatorii pot vedea obiecte în lumină naturală și sintetică.

SLAM bazat pe vizual:

(imagine sursă )

Tehnologie de localizare și cartografiere simultană (SLAM) este un set de algoritmi care rezolvă probleme de localizare și cartografiere simultane.

SLAM folosește puncte funcționale pentru a ajuta utilizatorii să înțeleagă lumea fizică. Tehnologia permite aplicațiilor să înțeleagă obiecte și scene 3D. Permite urmărirea lumii fizice instantaneu. De asemenea, permite suprapunerea simulărilor digitale.

SLAM folosește un robot mobil, cum ar fi tehnologia dispozitivelor mobile, pentru a detecta mediul înconjurător, apoi pentru a crea o hartă virtuală; și urmăriți-i poziția, direcția și calea pe harta respectivă. În afară de AR, se folosește la drone, vehicule aeriene, vehicule fără pilot și curățătoare de roboți, de exemplu, folosește inteligența artificială și învățarea automată pentru a înțelege locațiile.

Detectarea funcționalității și potrivirile se fac folosind camere și senzori care colectează puncte de caracteristică din diferite puncte de vedere. Tehnica triangulației deduce apoi locația în trei dimensiuni a obiectului.

În AR, SLAM ajută slotul și amestecarea obiectului virtual într-un obiect real.

RA bazată pe recunoaștere: Este o cameră pentru identificarea markerilor, astfel încât să fie posibilă o suprapunere dacă este detectat un marker. Dispozitivul detectează și calculează poziția și orientarea markerului și înlocuiește markerul din lumea reală cu versiunea sa 3D. Apoi calculează poziția și orientarea altora. Rotirea markerului rotește întregul obiect.

Abordare bazată pe locație. Aici tSimulările sau vizualizările sunt generate din datele colectate de GPS, busole digitale, accelerometre și vitezometre. Este foarte frecvent la smartphone-uri.

Tehnologie de urmărire a adâncimii: Camerele de urmărire a hărții de adâncime, cum ar fi Microsoft Kinect, generează o hartă de adâncime în timp real utilizând diferite tehnologii pentru a calcula distanța în timp real a obiectelor din zona de urmărire de la cameră. Tehnologiile izolează un obiect de harta generală de adâncime și îl analizează.

Exemplul de mai jos este de urmărire manuală utilizând algoritmi de adâncime:

(imagine sursă )

Tehnologie de urmărire a caracteristicilor naturale: Poate fi folosit pentru a urmări obiecte rigide într-o lucrare de întreținere sau asamblare. Un algoritm de urmărire cu mai multe etape este utilizat pentru a estima mai precis mișcarea unui obiect. Urmărirea markerului este utilizată, ca alternativă, alături de tehnicile de calibrare.

Suprapunerea obiectelor virtuale 3D și a animațiilor pe obiecte din lumea reală se bazează pe relația lor geometrică. Camerele de urmărire a feței extinse sunt acum disponibile pe smartphone-uri precum iPhone XR, care are camere TrueDepth pentru a permite experiențe AR mai bune.

Dispozitive și componente ale RA

Camera AR Kinect:

(imagine sursă )

Camere și senzori: Aceasta include camere AR sau alte camere, de exemplu, pe smartphone-uri, luați imagini 3D cu obiecte din lumea reală pentru a le trimite spre procesare. Senzorii colectează date despre interacțiunea utilizatorului cu aplicația și obiectele virtuale și le trimit spre procesare.

Dispozitive de procesare: Smartphone-urile AR, computerele și dispozitivele speciale utilizează grafică, GPU-uri, procesoare, memorie flash, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS etc. pentru a procesa imaginile 3D și semnalele senzorului. Pot măsura viteza, unghiul, orientarea, direcția etc.

Proiector: Proiecția AR implică proiectarea de simulări generate pe lentile pentru căști AR sau alte suprafețe pentru vizualizare. Aceasta folosește un proiector miniatural.

Iată un videoclip: Primul proiector AR pentru smartphone

Reflectoare: Reflectoare precum oglinzile sunt utilizate pe dispozitivele AR pentru a ajuta ochii omului să vizualizeze imagini virtuale. O serie de oglinzi mici curbate sau oglinzi duble pot fi folosite pentru a reflecta lumina către camera AR și ochiul utilizatorului, mai ales pentru a alinia corect imaginea.

Dispozitive mobile: Smartphone-urile moderne sunt foarte aplicabile pentru AR, deoarece conțin GPS integrat, senzori, camere, accelerometre, giroscopuri, busole digitale, afișaje și GPU / CPU. În plus, aplicațiile AR pot fi instalate pe dispozitive mobile pentru experiențe AR mobile.

Imaginea de mai jos este un exemplu care arată AR pe iPhone X:

(imagine sursă )

Afișaj Head-Up sau HUD: Un dispozitiv special care proiectează date AR pe un ecran transparent pentru vizualizare. A fost angajat mai întâi în pregătirea militarilor, dar acum este utilizat în aviație, automobile, industria prelucrătoare, sport etc.

Ochelarii AR numiți și ochelari inteligenți: Ochelarii inteligenți sunt pentru afișarea notificărilor de exemplu, de pe smartphone-uri. Acestea includ Google Glasses, ochelari Laforge AR și Laster See-Thru, printre altele.

Lentile de contact AR (sau lentile inteligente): Acestea sunt purtate pentru a fi în contact cu ochiul. Producători precum Sony lucrează la lentile cu funcții suplimentare, cum ar fi capacitatea de a face fotografii sau de a stoca date.

Lentilele de contact AR se poartă în contact cu ochiul:

(imagine sursă )

Afișaje virtuale ale retinei: Ei creează imagini prin proiectarea luminilor laser în ochiul uman.

Iată un videoclip: Afișaj retinal virtual

Beneficiile AR

Permiteți-ne să vedem câteva avantaje ale RA pentru afacerea sau organizația dvs. și cum să o integrați:

• Integrarea sau adoptarea depinde de cazul dvs. de utilizare și aplicație. Poate doriți să îl utilizați pentru monitorizarea lucrărilor de întreținere și producție, efectuarea de parcurgeri virtuale ale proprietăților imobiliare, promovarea produselor, creșterea designului la distanță etc.
• Astăzi, camerele de amenajare virtuale pot ajuta la scăderea rentabilității de cumpărare și la îmbunătățirea deciziilor de cumpărare luate de cumpărători.
• Agenții de vânzări pot produce și publica conținut AR interesant de marcă și pot insera anunțuri în ele, astfel încât oamenii să își poată cunoaște produsele atunci când urmăresc conținutul. RA îmbunătățește implicarea.
• În producție, markerii AR pe imaginile echipamentelor de fabricație îi ajută pe managerii de proiect să monitorizeze munca de la distanță. Reduce nevoia de a utiliza hărți și plante digitale. De exemplu, un dispozitiv sau o mașină poate fi îndreptată către locație pentru a determina dacă se va potrivi pe poziție.
• Simulările imersive din viața reală oferă elevilor beneficii pedagogice. Simulările în învățarea și antrenamentul bazate pe jocuri vin cu beneficii psihologice și sporesc empatia în rândul cursanților, după cum arată cercetătorii.
• Studenții la medicină pot folosi simulări AR și VR pentru a încerca mai întâi și cât mai multe intervenții chirurgicale posibil, fără bugete grele sau leziuni inutile pacienților, toate cu imersiune și experiențe aproape reale.

Imaginea de mai jos descrie modul în care se aplică AR în pregătirea medicală pentru o practică chirurgicală:

(imagine sursă )

• Folosind RA, viitorii astronauți își pot încerca prima sau următoarea misiune spațială.
• RA permite turismul virtual. Aplicațiile AR, de exemplu, pot oferi direcții către destinațiile dorite, pot traduce semnele de pe stradă și pot oferi informații despre vedere. A bun exemplu este o aplicație de navigare GPS. Conținutul AR permite producerea de noi experiențe culturale, de exemplu, în care se adaugă realitate suplimentară muzeelor.
• Realitatea mărită este de așteptat se extinde la 150 miliarde dolari până în 2020 . Se extinde mai mult decât realitatea virtuală, cu 120 de miliarde de dolari, comparativ cu 30 de miliarde de dolari. Dispozitivele compatibile cu AR ar trebui să ajungă la 2,5 miliarde până în 2023.
• Dezvoltarea aplicațiilor de marcă proprie este una dintre cele mai frecvente modalități pe care companiile le folosesc pentru a interacționa cu tehnologia AR. Companiile pot plasa în continuare anunțuri pe platforme și conținut AR terță parte, pot cumpăra licențe pe software dezvoltat sau pot închiria spații pentru conținutul și publicul AR.
• Dezvoltatorii pot utiliza platforme de dezvoltare AR, cum ar fi ARKit și ARCore, pentru a dezvolta aplicații și a integra AR în aplicații de afaceri.

Realitatea Augmentată Vs Realitatea Virtuală Vs Realitatea Mixtă

Realitatea augmentată este similară cu realitatea virtuală și realitatea mixtă, unde ambele încearcă să genereze simulări virtuale 3D ale obiectelor din lumea reală. Realitatea mixtă amestecă obiecte reale și simulate.

Toate cazurile de mai sus folosesc senzori și markeri pentru a urmări poziția obiectelor virtuale și din lumea reală. AR utilizează senzorii și markerii pentru a detecta poziția obiectelor din lumea reală și apoi pentru a determina locația celor simulate. RA redă o imagine de proiectat către utilizator. În VR, care folosește și algoritmi matematici, lumea simulată va reacționa apoi după mișcările capului și ale ochilor utilizatorului.

Cu toate acestea, în timp ce VR izolează utilizatorul de lumea reală pentru a-i scufunda complet în lumi simulate, AR este parțial imersiv.

=> Lectură recomandată - AR Vs VR: o comparație

diferența dintre testarea de unitate și integrare

Realitatea mixtă combină atât AR, cât și VR. Implică interacțiunea atât a lumii reale, cât și a obiectelor virtuale.

Aplicații de realitate augmentată

Exemplu AR în viața reală

• Elements 4D este o aplicație de învățare a chimiei care folosește AR pentru a face chimia mai distractivă și mai antrenantă. Cu el, elevii realizează cuburi de hârtie din blocurile de elemente și le așează în fața camerelor AR pe dispozitivele lor. Ei pot vedea apoi reprezentări ale elementelor lor chimice, denumirilor și greutăților atomice. Elevii pot reuni cuburile pentru a vedea dacă reacționează și pentru a vedea reacții chimice.

(imagine sursă )

• Google Expeditions, unde Google folosește cartoane, permite deja studenților din întreaga lume să facă tururi virtuale pentru studii de istorie, religie și geografie.
• Human Anatomy Atlas le permite studenților să exploreze peste 10.000 de modele 3D de corp uman în șapte limbi, pentru a le permite elevilor să învețe părțile, cum funcționează și să-și îmbunătățească cunoștințele.
• Touch Surgery simulează practica chirurgicală. În parteneriat cu DAQRI, o companie de AR, instituțiile medicale își pot vedea studenții practicând intervenții chirurgicale pe pacienți virtuali.
• Aplicația mobilă IKEA este renumită în parcurgerile și testarea produselor imobiliare și pentru casă. Alte aplicații includ aplicația Nintendo pentru jocuri Pokemon Go.

Aflați mai multe = >> Exemple de aplicații de realitate augmentată

Dezvoltare și proiectare pentru RA

Platformele de dezvoltare AR sunt platforme pe care puteți dezvolta sau codifica aplicații AR. Exemple includ ZapWorks, ARToolKit, MAXST pentru Windows AR și smartphone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore by Google, platforma Windows Mixed Reality AR, Vuforia și ARKit by Apple. Unele permit dezvoltarea de aplicații pentru mobil, altele pentru P.C. și pe diferite sisteme de operare.

Platformele de dezvoltare AR permit dezvoltatorilor să ofere aplicațiilor diferite caracteristici, cum ar fi suport pentru alte platforme, cum ar fi Unity, urmărirea 3D, recunoașterea textului, crearea hărților 3D, stocare în cloud, suport pentru camere single și 3D, suport pentru ochelari inteligenți,

Diferite platforme permit dezvoltarea de aplicații bazate pe marker și / sau locație. Funcțiile care trebuie luate în considerare atunci când selectați o platformă includ costul, suportul platformei, suportul recunoașterii imaginilor, recunoașterea 3D și urmărirea este o caracteristică importantă, suportul pentru platformele terțe, precum Unity, de unde utilizatorii pot importa și exporta proiecte AR și se pot integra cu alte platforme, suport cloud sau stocare locală, suport GPS, suport SLAM etc.

Aplicațiile AR dezvoltate cu aceste platforme acceptă o multitudine de caracteristici și capabilități. Acestea pot permite vizualizarea conținutului cu unul sau o serie de ochelari AR care au obiecte AR prefabricate, suport pentru cartografierea reflexiei în care obiectele au reflexii, urmărirea imaginilor în timp real, recunoaștere 2D și 3D,

Unele kituri de dezvoltare SDK sau software permit dezvoltarea aplicațiilor prin metoda drag and drop, în timp ce altele necesită cunoștințe în codificare.

Unele aplicații AR permit utilizatorilor să dezvolte de la zero, să încarce și să editeze, să dețină conținut AR.

Concluzie

În această realitate augmentată, am aflat că tehnologia permite suprapunerea obiectelor virtuale în medii sau obiecte din lumea reală. Folosește o combinație de tehnologii, inclusiv SLAM, urmărirea adâncimii și urmărirea caracteristicilor naturale și recunoașterea obiectelor, printre altele.

Acest tutorial de realitate augmentată s-a bazat pe introducerea RA, elementele de bază ale funcționării sale, tehnologia AR și aplicația sa. Am considerat în cele din urmă cea mai bună practică pentru cei interesați de integrare și dezvoltare pentru RA.

Lectură recomandată

• Exemple de realitate augmentată | Cele mai recente exemple AR
• Ce este realitatea augmentată - tehnologie, exemple și istorie
• Cele mai bune 10 ochelari cu realitate augmentată (ochelari inteligenți) în 2021
• Top 10 cele mai bune aplicații de realitate augmentată pentru Android și iOS
• AR Vs VR: Diferența dintre realitatea virtuală Vs augmentată
• Ce este realitatea virtuală și cum funcționează
• Viitorul realității virtuale - Tendințe și provocări ale pieței
• Cele mai bune 10 aplicații VR (aplicații de realitate virtuală) pentru Android și iPhone (2021 SELECTIVE)